脑磁图与大脑功能检测

脑磁图是研究大脑活动的一种新手段,它通过对脑神经电流产生的微弱生物磁场的测量,对脑活动进行功能性成像.本文介绍了脑磁图的特点、基本工作原理、研究现状和在临床医学和基础脑科学研究中的应用,以及目前脑磁图研究中存在的问题和解决途径.     

数字加和任务时的脑内负激活研究

近年来, 负激活逐渐成为脑功能成像研究中的热点, 但数字加工中负激活现象尚未见报道. 本研究运用功能磁共振成像技术研究了15名健康被试在数字加和判别实验中的全脑负激活现象. 结果显示, 后扣带回及临近的楔前叶区域、前扣带回和前额叶区域都出现了负激活, 特别是两侧脑岛也出现了显著负激活. 结合这些区域所参与的相关认知功能, 探讨了它们对于维持静息状态下人脑认知活动所起的重要作用, 并发现脑岛参与了静息状态下从外界获取声音信息的活动.     

实时功能磁共振成像及其应用

实时功能磁共振成像通过技术手段将数据分析所需的时间缩短到可与数据采集时间相比拟的程度,从而能在实验进程中将大脑皮层活动情况即刻反馈给受试者,构成一个闭合的神经反馈回路.近年来随着数据采集技术与图像重建算法的改进以及计算机运算能力的提高,实时功能磁共振成像技术日趋成熟并在诸多方面得到应用.凭借实时功能磁共振成像提供的神经反馈,受试者能够自主调节相关脑区的激活水平,与被调节脑区相关的认知过程或行为也会随之变化,这为认知神经科学提供了一种新的研究范式.实时功能磁共振成像还可以用作具备优良空间分辨率和全脑覆盖性的脑机接口,通过对大脑皮层激活模式的分析对脑状态进行判断和分类,从而实现仅依赖大脑活动的交互方式.另外,实时功能磁共振成像在临床上的潜在应用也得到了广泛关注,它为神经系统或精神类疾病的治疗与康复提供了新的途径,患者有望通过神经反馈调控异常的大脑激活状况从而缓解相应症状.本文旨在对实时功能磁共振成像的概念、关键技术及相关应用进行详细的介绍,并对其面临的问题和发展的前景进行讨论.     

面向fMRI数据的人脑功能划分

人脑是目前人类发现的最复杂和最具智能的功能组织系统之一.数以万计的神经元相互连接形成了复杂的脑结构,并通过相互间的作用表现出多样的智能活动.脑功能研究是脑科学研究中最重要的内容之一,尤其是功能磁共振成像(f MRI)技术的出现,为人脑功能的研究带来了新的发展机遇.近年来,开始利用基于f MRI数据的计算方法对人脑进行功能的划分,已有研究表明,功能划分所产生的人脑功能子区域比结构图谱中的脑区具有更高的功能一致性,因此更适合用于人脑的功能分析.进一步讲,把人脑功能划分产生的功能子区域用于人脑功能网络的构建能够获得更具可解释性的人脑功能网络,能为人脑疾病机理的研究和探索提供新的手段.本文以f MRI数据为基础,首先,介绍了f MRI数据采集、人脑功能划分及其基本流程;其次,给出了一种人脑功能划分方法的分类体系,并详细阐述了其中主要的人脑功能划分算法;再次,梳理了人脑功能划分中常用的相似性度量和评价指标;最后,总结了人脑功能划分的应用,并深入地分析了人脑功能划分中存在的挑战及未来的研究方向,以期对相关研究提供有益的参考.     

P300电位中p3b成分的脑电同步功能磁共振研究

采用脑电同步功能磁共振成像技术研究P300事件相关电位中与P3b成分相关的BOLD信号及其脑源定位. 11个受试者在1.5T功能磁共振扫描仪中进行一项Landot圆环作业, 测试过程中每隔4 s采用回波平面成像法对全脑进行一次扫描, 扫描时间为2 s, 扫描间歇2 s, 同时采用与功能磁共振扫描仪兼容的64导脑电采集系统记录受试者脑电信号, 并使用磁共振伪迹清除软件对信号去伪迹得到连续EEG波形. 另外, 设计了P300匹配滤波器检查每次靶刺激出现后的脑电信号段, 筛查出能够诱发产生P300波的靶刺激, 分析这些靶刺激发生前后的磁共振扫描图像序列, 建立磁共振统计参数图并进行校正, 最后完成多参数比较. 其中通过Random effects group方法发现双侧下顶叶和右上顶叶显著激活(P<0.001, 未校正). 研究表明以上区域是记忆比较P300任务中P3b成分的脑激活源, 它们参与这一任务的目标判断过程.     

不同年龄和认知功能成人脑涨落图功率空间构型的比较

梅磊教授建立了一种新的脑电波分析技术——脑涨落圈技术(encephalofluctuograph technology，ET)，从功率和频率两个角度分析脑波的涨落过程，以研究脑功能的自组织活动及其时空构型，并已出版专著和开始临床应用，认知活动是人及的高级功能，包括知觉、注意、记忆、思维、盲语等能力，是整个大脑复杂活动和自组织的产物，鉴于所获得的结果比较丰富，本文只着重扼要地报告我们对不同年龄和认知功能成人脑涨落圈功率空间构型比较研究的主要结果。     

脑神经元在记忆中的关键作用

一组研究人员发现,脑内单个神经细胞倾向于选择性地识别特殊的语词和面容,这是在短期记忆过程发生的情况。该研究为人们了解人脑中与记忆有重要关系的海马组织功能提供了新的信息。神经生理学家盖里·赫特(Gary Heit)指出:“我们为研究脑的理论工作者首次提供了有关海马中实际进行活动的详尽细节,从而对脑子储存和提取信息的过程有所认识。     

地貌学与环境决策

环境变化时常与地貌变化密切相关．因此，为挖掘或解决环境问题的环境政策的制定是离不开地貌学研究的支持。环境决策是涉及到概念、规划、执行和管理等多层次的决定过程，地貌学在这些过程中是能发挥一定程度的作用的。作为为环境决策服务的应用研究．地貌学可以研究各类地质、地貌现象的基本背景，评价人类活动的后果，预测人类活动的后果提议及评价环境的某些政策。     

管中窥脑

近年来,脑科学在技术方法上获得了长足的进步,多种成像手段能够为我们提供从脑功能区到亚细胞结构的活体实时成像数据。同时,深度学习算法等神经网络算法被广泛应用,获得了突破性进展。这些算法与神经生物学的基本原则相符,也将成为模拟脑的有力工作平台。     

作为信息器官的脑

作为信息器官的脑养老孟司著刘春阳编译对脑的认识对脑的认识有三种：其一，是物质的脑，亦称为解剖学上的脑，扩而大之，包含脑的生理功能。它是从外部研究而了解到的．因而具有“客观”的色彩。其二，是内部的，主观的脑，亦称心理。扩而大之，包含了逻辑和数学。因为逻...     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

靶向性Fe3O4@Au纳米粒子在光声/核磁双模成像中的应用

多模互补成像可以提高医学诊断精度. 多模探针是联合各个成像模式的桥梁, 这意味着发展多模式、多功能的纳米探针是非常必要的. 本文发展了一种具有靶向性的四氧化三铁核/金壳纳米粒子(Fe₃O₄@Au)作为核磁和光声双模成像的探针, 实验证明Fe₃O₄@Au纳米粒子具有超顺磁性, 可以增强T₂序列的核磁信号. 此外, 该探针同时具有光学吸收性质, 可以增强光声信号. 在其表面修饰Integrin a_vb₃单克隆抗体后, 该探针对U87-MG肿瘤细胞具有选择靶向性. 基于Fe₃O₄@Au纳米粒子的核磁/光声双模成像将在肿瘤诊断中发挥重大作用.     

光遗传学:一种行为光控新技术

光可被细菌、藻类等低等生命和人类等高等动物通过视紫红质系统而感知。20世纪70年代后,几种细菌和藻类通道视紫红质的发现为光控系统的诞生奠定了基础。光遗传学最初由米森伯克于2002年首次实现并于2005年由迪塞罗斯和博伊登进一步完善,其应用极大地增强了对大脑功能的理解。光遗传学可使科学家借助光来精确开闭特异神经元从而达到操纵神经元活性和动物行为的目的。光遗传学技术已被证明是在细胞和系统层面研究健康和病理大脑活性的一个非常强大且有用的工具。文章系统介绍了光遗传学诞生的历史背景、重大事件、发展过程、应用领域及重要价值等。     

婴儿社会和情绪脑机制的早期发展

能够快速扫描并锁定周围环境中可能存在的危险刺激并给予优先反应对人类生存至关重要.大脑中可能存在功能特异性的神经网络模块加工此类刺激.行为研究表明,该神经网络可能早在1岁前就开始形成和发展.近年随着认知神经科学研究技术的成熟,研究者利用EEG,fNIRS和fMRI等方法,直接研究社会和情绪脑机制的早期发展(0~1岁).本文从面孔表情、情绪性语音和早期社会交往3个方面系统总结了婴儿社会性和情绪发展的研究,并描述了相应社会-情绪神经网络的发展进程.在此基础上,采用经验-期待性机制和经验-依赖性机制讨论了早期社会经验对社会与情绪脑机制的影响,认为社会-情绪的神经网络不是先天形成、独立于社会经验的加工模块.虽然在个体发展的早期阶段(0~3个月),社会和情绪脑的核心结构已经形成,但出生后5~7个月,经验-期待性机制将会重塑社会和情绪脑,通过知觉窄化过程,该神经网络开始功能特异化,而只对特定的社会刺激敏感.在此期间的社会剥夺则会对社会-情绪神经网络的发展产生不可逆的影响.出生7个月以后,该神经网络通过经验-依赖性机制的调节逐渐趋于完善,并形成较稳定的个体差异.     

身在何处——2014年诺贝尔生理学或医学奖介绍

首先简要介绍2014年诺贝尔生理学或医学奖三位获奖者(John M. O’Keefe,Edvard I. Moser 和 May-Britt Moser)的学术生涯。然后详细介绍他们获奖的主要成就：O’keefe教授在20世纪70年代发现鼠海马上神经细胞对动物所处的位置敏感,因此命名为位置细胞;而后Moser夫妇在鼠脑的内嗅皮质中发现栅格细胞,它的感受野呈现有规律的三角形网格覆盖整个环境,从而认为这些细胞组织成动物导航系统的神经机制具有可能性。最后指出,由于脑科学研究的复杂性,这些研究工作仅是动物导航行为探究中的重大突破,离开彻底解决这个问题尚有距离。     

脑电波的前世今生

人的头皮上可以通过电极采集到电信号。这些电信号是非常微弱的,只有几十微伏。1924年德国医生Hans Berger首次在人头皮上记录到这种信号,并将其命名为electroencephalogram(EEG)。如今,脑电图已经成为医院的常规检查之一,更是脑科学研究中独特的研究工具。本文简要介绍了脑电信号的发现、发展以及主要应用,并讨论了脑电信号未来的研究方向和可能的应用前景。     

动物行为研究新进展（三）：动物行为的神经生物学基础

近年来动物行为学家从神经生物学的角度研究了普通田鼠的空间学习能力和定向能力,发现雄性田鼠的巢域比雌鼠大,因而比雌鼠有更强的空间定向和导航能力,而且发现多配偶制田鼠雄性个体的脑海马比雌性个体大,而单配偶制田鼠两性个体的脑海马大小没有差异。此外,大脑的颅内皮质和前额皮质对田鼠的空间学习过程也起着重要作用。 睡眠是动物行为的一种表现,绿头鸭在睡眠时是睁一只眼闭一只眼,实际上是半个脑在睡眠,半个脑保持清醒状态。这种单半球的睡眠方式能使动物在睡眠中对捕食者作出快速反应。对于一些海洋哺乳动物来说,这种睡眠方式则能使动物在睡眠时游到水面进行呼吸换气。动物行为学家已经能够利用脑电图和测脑温技术对动物在睡眠期间的脑动态进行分析,这不仅对动物行为本身的研究开辟了新的前景,而且也揭示了前所未知的大脑活动。     

语块理论与三本院校英语听力教学

语言学家的研究表明,语言使用者大脑中储存了大量整体记忆的语块,这些语块既可起到提示作用,又便于记忆编码和提取使用,语言交际中的绝大部分是通过语块来实现的。三本学生的英语听力水平普遍不够理想,应该重视语块的习得与积累,因此文章旨在探讨语块理论对中国三本院校学生听力习得的教学启示。     

人类起源与智能进化

演化为人的进化长河至少可追溯到500万年前,对该长河中的两个缺失环节,即“根人”和“南方古猿源泉种”的仔细分析再次证实了达尔文的渐变理论。现代人起源的“走出非洲”和多地域假说争论不休,对尼安德特人和丹尼沙瓦人全基因组草图测序和分析表明,混合上述两个假说的提议似乎更可取。人之所以为人的根本解释,今已聚焦到开创文化的大脑上。大量证据表明,智能进化支持了四个等级语言和三个世界框架体系。